1 核能发电与核燃料循环概述 1
1.1 核能的来源 1
1.2 核电反应堆概述 6
1.3 世界核电发展概况 10
1.4 核燃料循环的意义 14
1.5 核燃料循环的基本过程 18
1.6 各国核燃料循环路线的选择 23
参考文献 26
2 铀资源提取及铀浓缩 27
2.1 世界铀矿资源 27
2.1.1 概论 27
2.1.2 铀资源的分类和分布 29
2.1.3 铀的矿物与矿床 30
2.1.4 铀矿的生产 35
2.1.5 铀的供需 37
2.2 铀矿的勘探、开采、冶炼 39
2.2.1 铀矿的地质勘探 39
2.2.2 铀矿石开采 39
2.2.3 铀的冶炼 42
2.3 铀的转化 48
2.3.1 铀的转化工序 48
2.3.2 世界各国的铀转化技术 51
2.3.3 后处理回收铀的转换 56
2.4 铀的浓缩 58
2.4.1 概论 58
2.4.2 铀浓缩的方法 60
2.4.3 世界铀浓缩工厂 65
参考文献 69
3 核燃料制造 71
3.1 核燃料元件的基本结构 72
3.1.1 对燃料元件的要求 72
3.1.2 燃料元件的基本结构 75
3.1.3 核燃料物态的选择 79
3.1.4 包壳材料的选择 81
3.1.5 燃料元件的质量保证和质量控制 82
3.2 轻水反应堆燃料 83
3.2.1 轻水堆燃料的制造 83
3.2.2 MOX燃料的制造 87
3.3 快中子堆燃料 89
3.3.1 快堆用MOX燃料的特征 90
3.3.2 快堆用MOX燃料的制造 91
3.3.3 MOX燃料制造工序的安全管理 94
3.3.4 快堆MOX燃料制造技术的展望 95
3.4 高温气冷堆燃料 96
3.4.1 高温气冷堆燃料的特征 96
3.4.2 高温气冷堆燃料的制造 97
3.4.3 高温气冷堆技术开发的展望 98
参考文献 98
4 乏燃料的性状及管理 99
4.1 乏燃料的组成及性质 99
4.1.1 核裂变产物的放射能 99
4.1.2 锕系核素的放射能 113
4.1.3 燃料循环方式对乏燃料性质的影响 121
4.2 乏燃料运输 126
4.3 接收乏燃料 137
4.4 乏燃料的贮存 142
4.4.1 湿法贮存 145
4.4.2 干法贮存 151
4.4.3 乏燃料贮存技术比较 157
4.4.4 世界各国的贮存现状 158
4.4.5 贮存工艺设计原则和技术措施 163
4.4.6 乏燃料贮存的长期健全性 165
4.5 乏燃料运输和贮存过程中的事故、事件与经验教训 166
参考文献 169
5 乏燃料后处理技术发展状况 171
5.1 后处理的重要性 171
5.2 后处理工艺的主要特征 177
5.3 后处理的历史回顾 179
5.4 后处理分离技术 181
5.4.1 磷酸铋沉淀法 181
5.4.2 溶剂萃取法 183
5.4.3 分离技术的变迁与发展 188
5.5 世界后处理工厂概况 191
5.6 主要核能国家后处理工业及发展概况 195
5.6.1 美国 195
5.6.2 法国 197
5.6.3 英国 199
5.6.4 欧洲其他国家 201
5.6.5 日本 202
5.6.6 俄罗斯 203
5.6.7 印度 205
5.6.8 中国 207
5.7 日本后处理技术的经验及教训 207
5.7.1 概述 207
5.7.2 日本相关后处理主要设施 209
5.7.3 委托海外后处理 213
5.7.4 六所村后处理工厂的设计 213
5.7.5 六所村后处理工厂的试验运行 216
5.7.6 六所村后处理工厂的主要故障及对策 217
参考文献 222
6 PUREX后处理工艺技术 225
6.1 PUREX流程的基本构成 225
6.2 乏燃料组件的首端处理 227
6.2.1 乏燃料组件的冷却 227
6.2.2 乏燃料组件的切断 229
6.2.3 乏燃料的溶解 234
6.2.4 溶解液的调制 241
6.3 溶剂萃取分离 244
6.3.1 溶剂萃取的基础知识 244
6.3.2 TBP萃取分离的基本原理 254
6.3.3 铀和钚共去污 264
6.3.4 铀／钚分离 269
6.3.5 铀净化循环及铀尾端 276
6.3.6 钚净化循环及钚尾端 280
6.3.7 污溶剂洗涤与溶剂复用 288
6.3.8 萃取分离器 292
6.4 后处理工艺安全及核保障措施 300
6.4.1 火灾和爆炸的防止 300
6.4.2 临界的防止 301
6.4.3 屏蔽和密封 301
6.4.4 后处理设施的核保障措施 302
6.5 后处理厂辐射防护 307
6.5.1 辐射安全措施 307
6.5.2 辐射源及屏蔽 310
6.5.3 辐射剂量限值 311
参考文献 312
7 放射性废物管理及处理 313
7.1 核废物管理概述 313
7.2 核废物的来源 314
7.2.1 核燃料循环前段 315
7.2.2 反应堆运行 317
7.2.3 核燃料循环后段 318
7.3 核废物的分类 324
7.4 低放废物处理 327
7.4.1 放射能释放的降低对策 327
7.4.2 低放废物的减容 329
7.5 高放废物处理 332
7.5.1 高放废物处理特点及其概述 332
7.5.2 高放废液的预处理 334
7.5.3 高放废液固化 344
7.6 反应堆退役 361
7.6.1 概述 361
7.6.2 退役技术 362
7.7 放射性废物的处置 367
7.7.1 概述 367
7.7.2 地质处置 368
7.7.3 低放废物的管理与处置 371
参考文献 375
8 先进核燃料循环研究进展 377
8.1 先进核燃料循环体系的概念 377
8.2 先进后处理技术的必要性 379
8.3 先进水法后处理技术 381
8.3.1 PUREX流程的改进研究 381
8.3.2 利用新型萃取剂的萃取技术 385
8.3.3 其他湿法后处理新技术 388
8.3.4 MA分离技术 393
8.3.5 FP分离技术 403
8.3.6 水法分离技术概括 403
8.4 干法后处理先进技术 408
8.4.1 干法分离的原理和特征 408
8.4.2 金属燃料熔盐电解后处理技术 408
8.4.3 基于活性Al阴极的干法后处理方法 411
8.4.4 氧化物燃料熔盐电解后处理技术 413
8.4.5 干法分离技术概括 415
8.5 干法／湿法相结合的后处理流程 416
8.5.1 日立的FLUOREX流程 416
8.5.2 上海交通大学的FluoMato流程 417
8.5.3 日本东芝的Aqua·Pyro流程 420
8.6 钍铀循环体系 421
8.6.1 钍铀循环的意义及特征 421
8.6.2 钍铀循环的水法后处理 423
8.6.3 钍铀循环的干法后处理 425
8.7 嬗变技术概述 427
8.7.1 利用快中子堆进行嬗变 428
8.7.2 利用ADS进行嬗变 428
参考文献 430
索引 433